用于测量材料介电常数的高精度微波传感器

提出了一种用于测量材料介电常数的微波传感器,其特点是成本低、测量精度高。在传统的互补裂环结构上进行优化设计,实现了更大范围的测量区域;并加载了金属通孔结构,将电场限制在测量区域内,达到了更好的测量效果。结果显示传感器的测量灵敏度为2.89%。传感器在空载时谐振频率为2GHz;当样品加载到测量区域时,测量区域的电场将发生变化,从而导致频移。选取了介电常数值为1~10的样品进行了模拟加载试验,得到了介电常数与谐振频率的拟合经验关系式,同时采用5种常见的高频板材对拟合公式进行了验证。结果表明:传感器具有很高的测量精度,整体测量误差为0.8%,证实了利用该传感器测量材料介电常数的可行性。

高介电常数La_(2)O_(3)材料的制备方法及其介电性能研究进展

在众多高介电常数栅介质材料中氧化镧(La_(2)O_(3))因带隙大、热稳定性良好等特点而具有代替传统SiO_(2)栅介质材料的潜力。介绍了La_(2)O_(3)薄膜的制备方法,综述了目前改善La_(2)O_(3)薄膜介电性能的方法并展望了其未来发展前景。

基于原子层沉积的高介电常数材料在DRAM中的应用

叙述了基于原子层沉积(ALD)薄膜沉积技术的铪基、锆基、钛基和钼基高介电常数(high-κ)材料的基本性能、研究现状及其在动态随机存取存储器(DRAM)中的应用。分析表明,向氧化钛、氧化锆和氧化钼中掺杂铝、铱、钌、钽等元素形成的复合high-κ材料具备更优的热力学和电学性能。基于材料物性、工艺设备等局限,仍然存在较多难题,如保证薄膜完全均匀生长、优化掺杂量、抵抗掺杂后的载流子迁移率下降等。

平板介质的微波分裂腔法介电常数测试技术

为实现微波频段平板类介质材料的介电常数的无损测试,研究了分裂式圆柱形谐振腔测试方法。介绍了分裂式圆柱形谐振腔的电磁场分析理论,采用模式匹配技术实现了介质加载条件下腔内电磁场分布的精确求解,得到了腔体谐振频率与材料介电常数之间的准确关系。在理论分析的基础上,制作了空腔谐振频率为10 GHz的分裂式谐振腔,并与前期研制的闭式谐振腔进行对比测试,介电常数实部测量结果相对误差小于1%。与国外同类产品进行对比测试,介电常数实部结果基本一致,损耗角正切测量结果更接近于文献参考值。因此,微波分裂腔法能够实现平板介质板材的无损测量,具有准确度高,使用方便等突出优势,可在微波频段内实现介电常数为1~20,损耗角正切为1×10-3~1×10-5,板材厚度为0.1~2.0 mm的各类平板介质材料介电常数的准确测试。

超低介电常数的多孔F-pSiCOH薄膜制备及其紫外固化处理

面向高性能集成电路可靠性设计要求之下,开展以硅集成电路(IC)三维集成器件超低介电常数的介电薄膜研究。采用化学气相沉积法制备了一种超低介电常数(k)值的多孔F-pSiCOH薄膜。利用傅里叶变换红外光谱测定了多孔F-pSiCOH薄膜的化学结构和化学键,并探究了紫外线辐射对多孔F-pSiCOH薄膜机械性能的影响。结果表明:纳米孔和氟原子的引入能有效地降低介电常数,使多孔F-SiCOH薄膜的k值为2.15。紫外固化处理增强了多孔F-pSiCOH薄膜的弹性模量,使多孔F-pSiCOH薄膜的弹性模量从4.84GPa增大到5.76GPa,力学性能得到优化。

使用HP8510自动网络分析仪测量固体材料的相对介电常数和导磁率

介绍了使用ＨＰ８５１０自动网络分析仪系统测量固体材料的ε＿ｒ和μ＿ｒ的基本理论及其步骤。其特点是测量速度快，在一定条件下精度高，可在所要测量的频段内的高至４０１个频率点上同时读取ε＿ｒ和μ＿ｒ值，且其测试用工夹具（试样容器）易于加工制造。还给出对三种材料（聚四氟乙烯、尼龙和多晶形铁）分别在同轴型和波导型试样容器中的测量结果。

基于迭代反演的非磁性材料复介电常数测量及初值选取方法

复介电常数是反映材料宏观电磁性质的重要参数,电磁领域相关材料和器件的选取、设计及应用都必须基于材料在工作频段的电磁参数.数值迭代法是反演计算材料复介电常数的重要方法,但一直存在难以准确给出迭代初始值的问题.本文基于吸波材料介电常数与反射率的关系,提出了一种迭代法反演吸波材料介电常数的初值选取方法,以此为基础构建了一种利用反射参数反演计算单层吸波材料、多层材料中唯一未知层材料复介电常数的方法,并通过实例测试验证了方法的有效性.

基于Ga_(2)O_(3)-SiC-Ag多层结构的介电常数近零超低开关阈值光学双稳态器件

光学双稳态这一非线性光学现象因其在全光系统中的巨大应用潜力而备受关注.然而微弱的非线性响应往往需要巨大的输入功率才能实现光学双稳态,导致其实用性不强.本文基于Ga_(2)O_(3)-SiC-Ag的金属-介电材料多层结构,在实现介电常数近零的大场增强的同时,还引入了具有大非线性系数的材料,并基于有限元法研究了介电常数近零层的厚度和长度对光学双稳态的影响.研究结果表明,光学双稳态随介电常数近零层的厚度和长度的增大而变得愈发显著,在通信波段的开关阈值低至约10^(-6)W/cm^(2),与之前报道的基于介电常数近零材料的光学双稳态相比,降低了9个数量级,展现了在光子集成电路产业化中的巨大应用潜力.

基于近零介电常数超材料的液晶可调带通滤波器设计方法研究

可调带通滤波器是物联网、卫星通信、智能天线等系统中不可缺少的关键器件之一。针对目前对可调带通滤波器小型化、低成本和高集成度等特点的应用需求,提出了一种基于液晶材料的可调带通滤波器设计方法。通过微带传输线结构实现了近零介电常数(epsilon near zero,ENZ)超材料单元结构的设计,并利用ENZ超材料的窄通道隧穿效应有效实现了窄带滤波功能,通过将3个ENZ超材料单元结构串联从而完成了带通滤波器基本结构的设计。在此基础上,将微波液晶材料引入ENZ超材料的隧穿通道中,利用液晶材料在外部驱动电压作用下介电参数可变的特性,最终实现了对带通滤波特性的有效调控。全波数值仿真结果表明,所提出的基于ENZ超材料的液晶带通滤波器能够实现中心频率15.88~16.73 GHz的调控,从而验证了设计方法的有效性。

HP8410S网络分析仪测量材料的介电常数和导磁率

本文介绍HP8410S刚络分析仪测量介电常数和导磁率的一种应用,所述方法可对介电常数ε~r和导磁率μ_r进行比较高速和高精度的测量,并且方法经济、实用.

薄膜材料复介电常数与复磁导率测试研究

采用谐振腔法对薄膜材料复介电常数和复磁导率进行了测试研究 .依据腔内电磁场的特性及薄膜材料体积小的特点 ,采取了较大的模指数、高品质因数、小耦合系数等措施 ,设计了在 2GHz频率下工作模式为TE10 5的矩形谐振腔 .使用Agilent 872 2ES网络分析仪进行扫频反射测量 ,由放置试样前后腔的谐振频率和品质因数以及试样的体积等计算出薄膜材料复介电常数和复磁导率 ,该方法操作简便 ,准确性较高 .

用FDTD方法研究颗粒型复合材料微波等效介电常数

本文提出了复合材料等效电磁参数的FDTD计算方法,介绍了FDTD方法计算吸波材料等效电磁参数的步骤。通过对立方体模型、球形模型、连续模型和十字叉模型的仿真计算,讨论了颗粒形状和接触情况对等效介电常数的影响。通过计算不同体积分数的材料模型的等效电磁参数,得到了颗粒型复合材料等效介电常数的计算公式。通过实测复合材料的介电常数,证明了本文提出的公式是有效的。

高介电常数石墨烯/聚酰亚胺复合材料的制备与性能

在原位聚合制备氧化石墨烯/聚酰亚胺复合材料的过程中,加入季铵盐表面活性剂,抑制氧化石墨烯在高温亚胺化时的聚集,同时将氧化石墨烯原位还原,获得高介电常数的石墨烯/聚酰亚胺复合材料.结果表明,采用四丁基溴化铵和四丁基碘化铵作为还原剂,利用原位化学还原方法所制备的石墨烯/聚酰亚胺复合材料的介电常数超过聚酰亚胺薄膜40倍以上,复合材料的热稳定性和机械性能也优于聚酰亚胺薄膜.热重分析结果表明,在复合材料高温亚胺化过程中,季铵盐发生热分解,未残留在复合材料中.

低温共烧低介电常数微波介质陶瓷的研究进展

随着全球移动数据量的爆炸式增加和全球卫星定位系统(GPS)等其他无线通讯定位手段的飞速发展,微波介质陶瓷作为一种至关重要的介质材料,可以承担多种高频信号和微波信号,正朝着高频化和信号的高频可调性方向发展。当今大数据时代,电子器件的轻薄化、高性能和低损耗对微波介质陶瓷材料提出了更高的要求。低温共烧陶瓷(LTCC)技术以其优异的热、电性能和先进的制备工艺成为有源/无源元器件封装的主流,广泛地用于电子器件和电路封装。实际应用中,对用于基板的微波电子器件而言,低介电常数可以有效地避免信号延迟,保证高效的传输速率,高的品质因数(Q×f≥5000 GHz)可以增加选频特性和器件工作的可靠性,近零谐振频率温度系数(τf)可以保障频率随温度变化的稳定性,低的烧结温度(T s≤950℃)可以实现和低熔点、高电导率的金属共烧。因此,低介LTCC陶瓷成为当前研究的热点,极大促进微波介电材料的应用。微波介质材料可分为陶瓷体系(碲酸盐、钒酸盐、钼酸盐、钨酸盐、硼酸盐和磷酸盐)、微晶玻璃体系(CaO-B_(2)O_(3)-SiO_(2)、MgO-B_(2)O_(3)-SiO_(2)、ZnO-B_(2)O_(3)、MgO-Al_(2)O_(3)-SiO_(2)、Li_(2)O-MgO-ZnO-B_(2)O_(3)-SiO_(2)、CuO-B_(2)O_(3)-Li_(2)O)和玻璃+陶瓷复合体系三大类。陶瓷体系一般采用固相法按照化学计量比进行制备。微晶玻璃是一种多晶材料,成分可调,微波介电性能优异,应用广泛。而玻璃+陶瓷复合体系是在低软化点玻璃基体中加入陶瓷填充剂制备出致密度高的微波介质陶瓷,陶瓷填充材料的选择取决于微电子器件的介电需求,主要用于改善微电子器件的介电、热学和力学性能。高性能LTCC材料的研发需要低温烧结介质材料与内电极材料的匹配共烧,从而提高低温烧结介质材料的微波性能和优化低温烧结介质材料的热膨胀系数与热导率。此外,低温烧结介质材料还应具有较好的机械强度和低的生产成本。本文总结了低温共烧低介材料的概念和分类,聚焦于各类共烧陶瓷、微晶玻璃和玻璃+陶瓷复合体系的研究现状与性能特点,系统分析了低温低介共烧材料制备及应用面临的主要问题,展望了其在未来通信技术的应用前景,为今后低烧高性能微波介质材料的发展提供借鉴。

高耐热、低介电常数含氟聚酰亚胺材料的合成与性能研究

合成了一系列新型含氟耐高温、低介电常数聚酰亚胺 (PI)材料 ,并对其进行了热性能、电性能等方面的测试 .结果表明 ,这类分子结构中含吡啶环单元的材料可保持PI固有的耐热性能 ,其在氮气下的热分解温度为 5 4 5～ 6 0 1℃ ;而侧链的双三氟甲基取代结构一方面使分子具有较高的氟含量 ,另一方面增大了分子的自由体积 ,这两方面的共同作用使得这类材料具有优良的介电性能 ,其介电常数为 2 86～ 2 91;击穿电压为15 0 4～ 197 3kV mm .

同轴探头法测量片状介质材料的微波介电常数

提出了一种可用于测量片状介质材料微波复介电常数的同轴探头技术。该技术将同轴探头紧贴有导电衬底的片状介质 ,通过测量探头终端的矢量反射系数来确定介质的微波复介电常数。详细介绍了所采用的理论模型和测量系统。测量了一些常见介质材料的介电常数 ,测量值与理论值基本吻合。文章的同轴探头技术不仅可用于测量厚度较小的片状介质 。

羰基铁复合材料的复介电常数和复磁导率与体积浓度的关系

本文讨论由羰基铁粉和环氧树脂组成的复合材料的复介电常数和磁导率与羰基铁粉体积浓度的关系,由实验结果总结出关系式。实验结果与计算曲线符合较好。

介质材料复介电常数变温测量技术综述

介绍了在微波及毫米波段介质材料复介电常数在-253～1400℃的变温测试方法,即网络参 数法和谐振腔法,并对这些方法进行了优缺点分析,总结出变温测试方法的概况、趋势及技术特点。

小波建模法在混凝土材料介电常数时域测量中的应用研究

材料电磁参数的测量方法主要分为时域和频域两种。在时域测量时 ,需要通过 FFT才能求得介电常数的频谱特性 ,而实际测得的波形往往存在多次反射 ,给求取一个纯净的反射波进行频谱分析带来不便。针对这一问题 ,提出了采用小波建模法对脉冲时域反射波形进行处理 ,给出了 FFT法和小波建模法分别对模拟和实测波形处理结果的比较。结果显示小波建模法可以较好地区分时域反射波形中的反射信号 。

多孔低介电常数材料研究进展

具有低介电常数的多孔材料适合于集成电路方面的应用.从组成与结构、制备方法和介电性能等方面,分别介绍了以无机材料、有机材料、无机/有机复合相为基体的多孔低介电常数材料,其介电常数分别可以降低至1.991、.50、1.99.以有机材料为基体的多孔低介电常数材料的使用温度达到450℃;以无机材料为基体的多孔低介电常数材料的抗弯强度达到136 MPa.在获得低介电常数的同时,改善材料由于引入孔隙导致的材料力学性能下降、介电损耗升高等问题,可以进一步拓展材料的应用空间.